專利名稱：智能電度表的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種測量電功率的時間積分的物理儀器。
目前使用的電度表，都是利用電磁感應原理實現(xiàn)的機械儀表。此類儀表由于制造工藝的限制，精度很難提高，故障較多，而且維護工作量大。另外，它的功能單一，難于實現(xiàn)用電監(jiān)測所需的其他多種功能。
現(xiàn)有的利用微電腦構成的電度表，由于存在儀用互感器的非線性誤差，實際負荷波動也導致模數轉換器的轉換精度下降，因此，它們的實際測量精度遠低于理論水平。而且，如果采用高位的模數轉換器，其價格十分昂貴，所以，這類電度表的實用價值不高。
本實用新型的目的是提供一種以單片機為核心，帶有模擬信號預處理裝置的全電子電能測量裝置。
本實用新型的目的是通過以下途徑來實現(xiàn)的，智能電度表，由單片機，程序存貯器，鍵盤及顯示器接口電路，鍵盤，顯示器，指示燈陣列，并行接口電路，日歷時鐘芯片，電壓互感器，電流互感器，信號分離器，基準比較器，差值信號放大器及殼體組成。其中單片機和程序存貯器，鍵盤及顯示器接口電路，鍵盤，顯示器，指示燈陣列，并行接口電路，日歷時鐘芯片構成智能電度的數據處理系統(tǒng)，完成過程控制、數據處理和計算等任務；信號分離器，基準比較器，差值信號放大器構成智能電度表的模擬信號預處理裝置，它的作用是修正儀用互感器的非線性失真，提高測量精度；電壓互感器和電流互感器的目的是引入被測量的電壓信號和電流信號。
本實用新型的特點在于，針對電能測量的特點而設計的模擬信號預處理裝置，使智能電度表的測量精度能夠滿足負荷波動的要求，并且能夠修正儀用互感器的非線性失真，從而真正實現(xiàn)高精度測量。由于本實用新型的過程控制和數據處理是通過單片機系統(tǒng)實現(xiàn)的，所以具有智能儀表的特點，便于實現(xiàn)多種監(jiān)控功能，例如測量電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率，相位；有功電度計量；無功電度計量；有功電度分時計量；無功電度分時計量等。另外，還可以通過接口電路輸入和輸出其他信號。
以下結合附圖，對本實用新型的最佳實施例作進一步描述。


圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是圖1的原理框圖；圖3是模擬信號預處理裝置的電路圖。
參照圖1，智能電度表由殼體1，印刷線路板2～4，顯示器5，指示燈陣列6，鍵盤7，電壓互感器8，電流互感器9，接線柱10組成。其中2～9裝在殼體1內，接線柱10位于殼體1的后上角；而且；印刷電路板2和4插的印刷電路板3上，顯示器5，指示燈陣列6，鍵盤7均裝在印刷電路板3上，并朝外，電流互感器9和電壓互感器8裝在后蓋板上。這樣的布置使智能電度表結構緊湊，且具有較強的抗干擾能力。
參照圖2，智能電度表包括8098單片機11，程序存貯器12選用27128集成電路，鍵盤及顯示器接口電路13選用8279集成電路，鍵盤7，顯示器5，指示燈陣列6，日歷時鐘芯片14選用MC146818集成電路，并行接口電路15選用8255集成電路，差值信號放大器16選用4051集成電路，基準比較器17選用CA3240集成電路，信號分離器18選用CD4051集成電路，電壓互感器8，電流互感器9。
參照圖3，由信號分離器18、基準比較器17、差值信號放大器16構成的模擬信號預處理裝置的詳細工作原理在此作進一步詳細說明。集成電路U1是信號分離器18，它的輸入端接電壓互感器8和電流互感器9的輸出端，控制端接并行接口電路15，由單片機11控制選擇一路輸入信號送到基準比較器17和差值信號放大器16；集成電路U1選用CD4051?；鶞时容^器17是由基準電壓偏置電位器RV1～RV8，電壓比較器U4和U5構成，將輸入信號和各基準值比較，并把比較結果送到并行接口電路15，而各個基準值分別接到差值信號放大器16的集成電路U2的輸入端上。差值信號放大器16由電阻R1～R7、電位器RV9、RV10，二極管D1，集成電路U5構成，集成電路U2的控制信號來自并行接口電路15，由單片機11控制，使來自集成電路U1的信號減去適當的基準值，放大后送到單片機11的A／D轉換器的輸入口。綜上所述，模擬信號預處理裝置的輸入信號包括來自電壓互感器8的UA，UB，UC，來自電流互感器9的IA，IB，IC，來自并行接口電路15的S1，S2，S3，S13，S14，S15，輸出信號包括送到并行接口電路15的CO0～CO7和送到A／D轉換器輸入口的OUT信號。調節(jié)上述的基準電壓偏置電位器RU1～RU8能夠對電壓互感器8和電流互感器9的非線性失真進行修正，輔以軟件的配合，效果很理想，而且基準電壓偏置電位器用得越多，則修正越準確。在本實施例中，基準比較器17使用了8個基準電壓偏置電位器把輸入信號的范圍分成九段進行處理，也可以根據實際需要分任意段，輸出到A／D轉換器的差值信號始終在額定值的九分之一以內，所以，當信號從額定值到它的九分之一之間變化時，模數轉換器的轉換精度不變。因此，智能電度表在10％額定負荷時，測量精度不會降低。
智能電度表的工作過程是這樣的，首先，被測量的電壓和電流信號由電壓互感器8和電流互感器9輸入到信號分離器18，單片機11通過并行接口電路15輸出控制信號到信號分離器18，選擇其中一路作為信號分離器18的輸出信號，送到基準比較器17和差值信號放大器16；基準比較器17輸出比較結果到并行接口電路15，供單片機11讀取，同時，輸出基準值到差值信號放大器16；單片機11根據基準比較器17的結果，通過接口電路15輸出一個控制信號到差值信號放大器16，使來自信號分離器18的輸入信號減去一個比它稍小且最接近它的基準值，差值信號放大后，送到單片機11中A／D轉換器的輸入口，供A／D轉換器采樣，A／D轉換的結果被單片機11讀取，經計算后，就可以得到測量結果。另外，程序存貯器12的作用是存放程序代碼；鍵盤7、顯示器5和指示燈陣列6接在鍵盤及顯示器接口電路13上，鍵盤7的作用是輸入參數和控制信號，顯示器5的作用是顯示測量值，指示燈陣列6的作用是指示智能電度表的工作狀態(tài)；日歷時鐘芯片14的作用之一是產生由后備電池維持的日歷時鐘信號，供單片機11調用，另外MC146818的RAM也作為停電時智能電度表保存有用數據用，因為有后備電池，在掉電時數據不會丟失。
權利要求1.一種智能電度表，包括單片機[11]，程序存貯器[12]，鍵盤及顯示器接口電路[13]，鍵盤[7]，顯示器[5]，指示燈陣列[6]，日歷時鐘芯片[14]，并行接口電路[15]，電壓互感器[8]，電流互感器[9]；本實用新型的特征在于單片機[11]與電壓互感器[8]、電流互感器[9]之間設置了一個信號分離器[18]、基準比較器[17]、差值信號放大器[16]組成的模擬信號預處理裝置，電壓互感器[8]、電流互感器[9]分別接信號分離器[18]的輸入端，信號分離器[18]的輸出端同時接基準比較器[17]和差值信號放大器[16]，信號分離器[18]的控制端接并行接口電路[15]，基準比較器[17]的輸出端接并行接口電路[15]，差值信號放大器[16]的一組輸入端還接在基準比較器[17]的一組基準偏置電壓輸出端上，差值信號放大器[16]的控制端接在并行接口電路[15]上，差值信號放大器[16]的輸出端接單片機[11]的A/D轉換器的輸入口。
2.根據權利要求1所述的智能電度表，其特征在于所述信號分離器［18］是由集成電路U1構成。
3.根據權利要求1所述的智能電度表，其特征在于所述基準比較器［17］是由集成電路U3、U4、基準偏置電位器RV1～RV8構成。
4.根據權利要求1所述的智能電度表，其特征在于所述差值信號放大器［16］由集成電路U2、U5、電阻R1～R7、電位器RV9、RV10、二極管D1構成。
專利摘要一種智能電度表，是在單片機與電壓互感器、電流互感器之間設置了一個由信號分離器、基準比較器、差值信號放大器組成的模擬信號預處理裝置而成。本電度表結構緊湊，測量精度高，并實現(xiàn)了智能控制和多種參量同時測量。
文檔編號G01R22/00GK2171116SQ9322492
公開日1994年7月6日 申請日期1993年9月17日 優(yōu)先權日1993年9月17日
發(fā)明者陳春土, 陳愛平 申請人:陳春土, 陳愛平